锈病是小麦主要病害之一。相较于细菌和卵菌，锈菌的生活史更为复杂、基因组更大，导致锈菌无毒基因研究进展缓慢。目前在小麦秆锈菌中成功克隆了AvrSr35、AvrSr50、AvrSr27、AvrSr13和AvrSr22等无毒基因，小麦叶锈菌及条锈菌中尚无无毒基因成功克隆的报道。近期，国家重点实验室自主研究课题负责人王海燕教授团队在小麦叶锈菌无毒基因及效应蛋白的研究方面取得系列进展，首次发现并克隆了2个小麦叶锈菌无毒基因，并揭示了2个小麦叶锈菌无毒基因毒性变异的分子机制。相关研究论文分别在学术期刊Molecular Plant Pathology（IF 4.8，中科院一区TOP）、The Crop Journal (IF 6.0，中科院一区TOP）、Communications Biology（IF 5.2，中科院一区TOP）在线发表。

2024年6月，在学术期刊Molecular Plant Pathology发表了题为“Evasion of wheat resistance geneLr15 recognition by the leaf rust fungus is attributed to the coincidence of natural mutations and deletion in AvrLr15 gene”的研究论文（DOI:10.1111/mpp.13490）。首次鉴定到小麦叶锈菌无毒基因AvrLr15，无毒基因AvrLr15特异性识别抗叶锈病基因Lr15，激发Lr15介导的免疫防御反应。

毒性叶锈菌生理小种中AvrLr15存在4个氨基酸的差异，且差异导致AvrLr15无法识别Lr15，表明AvrLr15通过4个氨基酸的突变，变异为avrlr15，丧失无毒功能。本研究为揭示抗叶锈病基因抗性丧失原因奠定了基础，并有助于开发AvrLr15分子标记，监测田间叶锈菌毒性变异，指导抗叶锈病小麦品种的合理种植。河北农业大学在读博士生崔钟池和申松松为该文共同第一作者，王海燕教授为通讯作者。

2024年8月，在学术期刊The Crop Journal在线发表了题为“Puccinia triticina effector Pt-1234 modulates wheat immunity by targeting the transcription factor TaNAC069 via its C subdomain ”的研究论文（DOI：10.1016/j.cj.2024.07.013）。本研究揭示了叶锈菌效应蛋白Pt_1234通过靶向小麦转录因子TaNAC069的亚结构域C破坏TaNAC069介导的抗叶锈病防御反应的科学问题。本研究有助于揭示小麦叶锈菌效应蛋白靶向小麦转录因子以促进侵染的分子机理。河北农业大学毕业硕士生耿怀民、毕业博士生张艳俊、毕业硕士生秦臻为该文共同第一作者，王海燕教授为通讯作者。

2024年9月，在学术期刊Communications Biology在线发表了题为“Puccinia triticina avirulence protein AvrLr21 directly interacts with wheat resistance protein Lr21 to activate wheat immune response”的学术论文（DOI：10.1038/s42003-024-06881-4）。基于前期本团队鉴定到的多个小麦叶锈菌候选效应蛋白，本研究在其中发现了一个可以触发Lr21免疫反应的无毒基因AvrLr21。

宿主诱导的基因沉默试验表明，沉默AvrLr21会影响Lr21介导的免疫反应；蛋白互作试验明确了AvrLr21可以直接与Lr21蛋白相互作用；初步明确了AvrLr21与Lr21的识别可以被毒性小种中其他蛋白干扰。本研究为锈菌无毒基因的研究提供了新的思路，同时也是本团队报道的第二个小麦叶锈菌无毒基因。河北农业大学在读博士生申松松、毕业博士生王菲、在读博士生崔钟池为该文共同第一作者，马利松教授和王海燕教授为共同通讯作者。

上述工作不仅成功克隆了叶锈菌无毒基因AvrLr15和AvrLr21，还揭示了叶锈菌无毒基因的变异机制及其与小麦的互作效应，为锈菌无毒基因和小麦抗病研究提供了新的思路。研究工作得到华北作物改良调控国家重点实验室自主研究课题项目（NCCIR2023ZZ-10）、国家自然科学基金项目（32172384、31501623）、河北省自然科学基金项目（C2020204028）和河北省高等教育科技研究项目（ZC2023178）资助。